[发明专利]压电阻尼材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于结构功能材料的制备领域，特别涉及一种压电阻尼材料的制备方法及其应用。压电阻尼材料的制备方法，其特征在于：包括以下生产步骤：步骤1：将PZT纤维加入PVDF溶液内搅拌混合均匀，并制成压电陶瓷薄片，然后对压电陶瓷薄片进行极化处理；步骤2：将石墨烯或者VGCF加入到改性环氧树脂中，然后加入胺类固化剂室温凝胶后压制得到粘弹性导电薄片；步骤3：将步骤1得到的压电陶瓷薄片和步骤2得到的粘弹性导电薄片按照相同的宽度交替铺放得到压电阻尼材料。本发明克服了现有技术中压电阻尼材料中导电线路不完整，电能转换为热能的效率低，阻尼效果差的问题。

技术领域

本发明属于结构功能材料的制备领域，特别涉及一种压电阻尼材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着高速化、轻质化航空航天飞行器的发展，结构振动和噪声环境对精密电子仪器和设备的影响越来越明显，亟需对结构进行减振降噪以改善其力学环境。实践证明：向结构中添加阻尼材料是抑制振动和噪声最有效的技术手段之一。阻尼材料是一种能吸收振动机械能，并将它转化为热能、电能、磁能或其他形式的能量而损耗掉的一种功能材料。

但传统的阻尼材料主要是模量很低的粘弹性橡胶材料，加入结构后容易造成结构刚度下降，粘弹性材料自身也容易老化失效。新兴的压电阻尼材料通过压电陶瓷将部分机械能转化为电能，电能再通过导电网络转化为热能来实现减振。压电材料一般具有较高的模量，通过将压电材料与复合材料共固化有可能实现结构阻尼一体化，从而避免结构的刚度出现明显下降。钛酸铅(PZT ) ,钛酸钡(BaTiO3 ),锆钛镧酸铅(PLZT)都具有比较高的压电常数，属于常用的无机压电材料，聚片二氟乙烯PVDF属于有机压电材料。常见的导电填料可分为金属类填料和非金属类填料。金属类填料主要由银、铜、镍和铝的粉末、箔片、丝和纤维等。非金属填料常用的有碳黑、石墨、石墨烯和碳纤维及金属氧化物等。

已知的阻尼结构材料是将石墨烯和PZT纤维直接加入环氧树脂中，制成压电结构阻尼材料，但石墨烯与PZT混合过程中为一个无序的混合，形成的压电结构阻尼材料中无法形成连续的导电通路，压电陶瓷产生的电能无法及时的转换为热能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明对压电阻尼材料的结构形式以及生产方法进行了改进，克服了现有技术中压电阻尼材料中导电线路不完整，电能转换为热能的效率低，阻尼效果差的问题。

本发明的技术方案如下：

压电阻尼材料的制备方法，其特征在于：包括以下生产步骤：

步骤1：将PZT纤维加入PVDF溶液内搅拌混合均匀，并制成压电陶瓷薄片，然后对压电陶瓷薄片进行极化处理；

步骤2：将石墨烯或者VGCF加入到改性环氧树脂中，然后加入胺类固化剂室温凝胶后压制得到粘弹性导电薄片；

步骤3：将步骤1得到的压电陶瓷薄片和步骤2得到的粘弹性导电薄片按照相同的宽度交替铺放得到压电阻尼材料。

进一步的，所述步骤1中的压电陶瓷薄片的厚度在0.1～0.5mm。

进一步的，所述的步骤1中的PZT纤维和PVDF的质量比为20～40%。

进一步的，所述的步骤2中的粘弹性导电薄片的厚度在0.1～0.5mm。

进一步的，所述的步骤2中的石墨烯或者VGCF与改性环氧树脂的质量比为1～5%。

进一步的，所述的步骤2中的胺类固化剂与环氧树脂的质量比为5～15%。

进一步的，所述的改性环氧树脂为液态缩水甘油醚型环氧树脂，所述液态缩水甘油醚型环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚和双酚S二缩水甘油醚其中的一种，所述改性环氧树脂的固化条件为：75～90℃，1.5～2.5小时，升温至115～125℃，1.5～2.5小时。